制動輪轂錳釩合金鋼焊接性能分析
隨著大量超深井鑽機的研製和應用，鑽機起重系統的負荷越來越重，對絞車製動系統的安全性和穩定性的要求也越來越高。 通常絞車製動系統由主制動器和副制動器組成。 制動輪轂作為鑽機、修井機絞車製動系統主制動器的關鍵受力部件，受力情況嚴重，容易損壞。 以帶式水冷制動器為例。 在鑽機作業過程中，制動輪轂從制動結束時表面溫度可達650℃。 在內循環水的作用下，制動轂的溫度迅速下降，交替循環。 在交變熱應變的作用下，制動轂的材料通過空位的積累形成龜裂； 同時，在高溫下硬度降低，摩擦副容易相互溶解，材料的氧化率增加，從而增加磨損率。 制動輪轂在冷熱條件下工作，主要失效模式為熱疲勞表面開裂和磨損。
為滿足超深井鑽井的要求，絞車製動輪轂過度磨損和熱疲勞開裂的處理工作做了大量工作。 一方面，通過技術創新，提高了材料的耐磨性，延長了剎車轂的使用壽命。 例如，在Q345A基體上堆焊一層耐磨材料，以提高制動輪轂的耐磨性，或改用鑄造結構，通過鍛造獲得更緻密、更細、更均勻的組織，從而提高制動輪轂的耐磨性。材料的耐磨性。 另一方面，開發新型耐磨材料和復合材料，如在Cr-Mo鋼中添加稀土，以提高制動輪轂的耐磨性和熱強度，增加製動輪轂的使用壽命。 但堆焊法生產效率低，通常僅作為剎車轂磨損後的尺寸修復； 鍛造剎車轂需要大型的軋環設備，增加了加熱工序，增加了生產成本； Cr-Mo 鋼含有貴金屬，這增加了材料成本。 因此，開發一種新型低成本、高耐磨的鑄造制動輪轂材料，以延長制動輪轂的使用壽命，具有重大的工程意義。
本文所用的錳釩合金是國內某石油裝備公司自主研發的新型材料。 具有良好的熱強度和耐磨性，能滿足苛刻工況下制動輪轂的使用要求。 經濟效益好。 但是，通過筆者的調查和油田統計，發現這種材料的焊接接頭在長期使用過程中容易出現開裂現象，這在一定程度上影響了這種材料的應用。 本文對材料的焊接試樣進行分析，以提高材料的焊接性能。
實驗測試板採用鹼性酚醛樹脂砂型鑄造。 樹脂砂的比例為樹脂1.6%，固化劑0.4%，其餘為砂。 砂為新舊砂混合，新砂與舊砂的比例為1：3。 切割冒口後，鑄件在1100℃正火。 正火保溫時間為6h。 正火後，鑄坯機加工成530mm×180mm×25mm試板，坡口60°，採用Φ1.2mm JQ•MG50-6焊絲進行GMAW多層多道焊。 焊前將試樣預熱至150℃，控制層間溫度不超過300℃，焊後緩慢冷卻。
制動輪轂採用Mn-V鋼焊接後，接頭具有一定的淬透性，易造成接頭脆性開裂。 焊後對接頭進行時效處理，提高焊接接頭的塑性韌性，通過第二相強化和細晶強化提高接頭綜合力學性能。 500℃時效30分鐘，試樣獲得最佳力學性能，屈服強度為560MPa，抗拉強度為715MPa。 熱影響區是整個接頭的薄弱環節，拉伸試樣均在焊接接頭的熱影響區斷裂。 制動轂焊接後的時效處理可以提高接頭的塑性韌性，時效後接頭由脆性斷裂轉變為韌性斷裂。 當時效溫度超過300℃，時效時間為30分鐘時，表現為塑性斷裂。
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